Electrical and Electronics Commons^™

Constructing And Analyzing Neural Network Dynamics For Information Objectives And Working Memory, Elham Ghazizadeh Ahsaei

McKelvey School of Engineering Graduate Student Theses & Dissertations

Creation of quantitative models of neural functions and discovery of underlying principles of how neural circuits learn and compute are long-standing challenges in the field of neuroscience. In this work, we blend ideas from computational neuroscience, information and control theories with machine learning to shed light on how certain key functions are encoded through the dynamics of neural circuits. In this regard, we pursue the ‘top-down’ modeling approach of engineering neuroscience to relate brain functions to basic generative dynamical mechanisms. Our approach encapsulates two distinct paradigms in which ‘function’ is understood. In the first part of this research, we explore …

Theory, Design And Implementation Of Energy-Efficient Biotelemetry Using Ultrasound Imaging, Sri Harsha Kondapalli

McKelvey School of Engineering Graduate Student Theses & Dissertations

This dissertation investigates the fundamental limits of energy dissipation in establishing a communication link with implantable medical devices using ultrasound imaging-based biotelemetry.

Ultrasound imaging technology has undergone a revolution during the last decade due to two primary innovations: advances in ultrasonic transducers that can operate over a broad range of frequencies and progresses in high-speed, high-resolution analog-to-digital converters and signal processors. Existing clinical and FDA approved bench-top ultrasound systems cangenerate real-time high-resolution images at frame rates as high as 10000 frames per second. On the other end of the spectrum, portable and hand-held ultrasound systems can generate high-speed real-time scans, …

Neural Dynamics, Adaptive Computations, And Sensory Invariance In An Olfactory System, Srinath Nizampatnam

McKelvey School of Engineering Graduate Student Theses & Dissertations

Sensory stimuli evoke spiking activities that are patterned across neurons and time in the early processing stages of olfactory systems. What features of these spatiotemporal neural response patterns encode stimulus-specific information (i.e. ‘neural code’), and how they are translated to generate behavioral output are fundamental questions in systems neuroscience. The objective of this dissertation is to examine this issue in the locust olfactory system. In the locust antennal lobe (analogous to the vertebrate olfactory bulb), a neural circuit directly downstream to the olfactory sensory neurons, even simple stimuli evoke neural responses that are complex and dynamic. We found each odorant …

Machine Learning Morphisms: A Framework For Designing And Analyzing Machine Learning Work Ows, Applied To Separability, Error Bounds, And 30-Day Hospital Readmissions, Eric Zenon Cawi

McKelvey School of Engineering Graduate Student Theses & Dissertations

A machine learning workflow is the sequence of tasks necessary to implement a machine learning application, including data collection, preprocessing, feature engineering, exploratory analysis, and model training/selection. In this dissertation we propose the Machine Learning Morphism (MLM) as a mathematical framework to describe the tasks in a workflow. The MLM is a tuple consisting of: Input Space, Output Space, Learning Morphism, Parameter Prior, Empirical Risk Function. This contains the information necessary to learn the parameters of the learning morphism, which represents a workflow task. In chapter 1, we give a short review of typical tasks present in a workflow, as …

Ultrafast Thermal Modification Of Strong Coupling In An Organic Microcavity, Bin Liu, Vinod M. Menon, Matthew Y. Sfeir

Advanced Science Research Center

There is growing interest in using strongly coupled organic microcavities to tune molecular dynamics, including the electronic and vibrational properties of molecules. However, very little attention has been paid to the utility of cavity polaritons as sensors for out-of-equilibrium phenomena, including thermal excitations. Here, we demonstrate that non-resonant infrared excitation of an organic microcavity system induces a transient response in the visible spectral range near the cavity polariton resonances. We show how these optical responses can be understood in terms of ultrafast heating of electrons in the metal cavity mirror, which modifies the effective refractive index and subsequently the strong …

Asset Management Framework For The United States Army Corps Of Engineers Lock And Dam Electrical Equipment, Megan Elizabeth Bates

Theses, Dissertations and Capstones

The focus of this thesis is to design an efficient and effective preventative maintenance program for the electrical equipment that the United States Army Corps of Engineers (USACE) operates at the locks and dams. This thesis presents the concept of asset management and designs a framework to manage the electrical assets at USACE. The methodology was tested, and the results validated the framework proposed in this thesis. The framework was tested on two separate projects and the results were the same optimized strategies, which shows that the framework is robust and can be implemented into each project and can give …

A Zugunruhe Data Collection System Using Passive Infrared Sensors, Ryan Terry, Luis E. Ramirez, Carol Carrera, Abigail Kimmitt, Kira Delmore, Ana Goulart

Pursue: Undergraduate Research Journal

When engineers and biologists work together, there is a lot to learn on both sides. For instance, our work introduced us to zugunruhe, which is a German word that means “unrest”. It is used in the context of migratory birds, as they become restless at night, inside their cages, during their migratory period. When does zugunruhe start? It usually starts when the weather becomes cold and the days shorter, but it varies for different bird species. Moreover, global warming has caused changes in zungunruhe’s timing, which made it even harder to predict. Another question is about genetics: is …

Distributed Control, Optimization, And State Estimation For Renewable Power System, Qiao Li

Electronic Theses and Dissertations

The traditional power systems are usually centralized systems, in which the control, operation and monitoring are performed by the centralized control center, e.g., SCADA. However, with the development of renewable energy, power systems are getting more and more distributed. So, it becomes necessary to establish the distributed power system operation methods for these power systems. In this research, the distributed techniques for the renewable power systems are proposed based on the consensus protocol technique from graph theory. These techniques cover the three important problems in power systems, i.e., economic dispatch, state estimation, and optimal power flow. First, the Distributed Economic …

Design, Manufacture, And Test Of A Hybrid Aerial-Ground Robotic Platform, William Garrett Willmon

Electronic Theses and Dissertations

A hybrid aerial-ground robotic platform allows for enhanced functionality combining most of the operational profiles of an aerial and ground vehicle with applications to intelligence, surveillance, reconnaissance (ISR), infrastructure inspection, emergency response, photography, etc. Motivated by this challenge, we designed, developed, and tested a prototype hybrid aerial-ground robotic vehicle capable of guidance, navigation, and control in the air and on the ground. The thesis focus is on the system design. As such, at first, we designed and analyzed the mechanical component to ensure durability. We then designed the electrical component to reduce overall weight and maximize battery life. We developed …

Analog & Digital Remote Synthesizer, Adam Brunner, Andrew Cihon-Scott, Scott Grisso, Linus Wright

Williams Honors College, Honors Research Projects

The purpose of this project is to develop and design an analog synthesizer musical instrument that integrates embedded digital hardware into the design to enable control from a remote source. The use of digital hardware enables the potential for a wide range of convenient features such as sound profile saving and loading, output recording functionality, and the ability to accept digital input from another musical instrument utilizing the Musical Instrument Digital Interface (MIDI). In addition to the synthesizer itself, this project also includes the design of a companion application that can be hosted on a wide variety of consumer computing …

การจัดสรรแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายหลายตำแหน่งในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแบบเรเดียลโดยพิจารณาการลดการสูญเสียกำลังไฟฟ้าและการจำกัดปริมาณการรับซื้อไฟฟ้า, กฤตภาส เพียรวิบูลย์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้ศึกษาการหาขนาดที่เหมาะสมของแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายหลายตัวในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแบบเรเดียล และ ศึกษาผลกระทบของการลดการสูญเสียกำลังไฟฟ้าและการจำกัดปริมาณรับซื้อไฟฟ้าของระบบที่มีแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายหลายตัว นอกจากนี้วิทยานิพนธ์ได้ศึกษาผลกระทบของการลดการสูญเสียกำลังไฟฟ้าและการจำกัดปริมาณรับซื้อไฟฟ้าของระบบที่มีแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายหลายตัวร่วมกับเทคโนโลยีระบบกักเก็บพลังงาน กรณีศึกษาถูกแบ่งเป็น 3 ส่วน ดังนี้ กรณีศึกษาที่ 1 การเปรียบเทียบวิธีการจัดสรรแหล่งผลิตไฟฟ้า กรณีศึกษาที่ 2 ผลกระทบของวิธีการจัดสรรแหล่งผลิตไฟฟ้าเมื่อมีจำนวนแหล่งผลิตไฟฟ้าเพิ่มขึ้น และ กรณีศึกษาที่ 3 ผลการจำลองเวลาจริงของการหาค่าขนาดที่เหมาะสมของการจัดสรรแหล่งผลิตไฟฟ้า วิทยานิพนธ์ใช้ข้อมูลการผลิตไฟฟ้าของแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายตัวจากการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย ข้อมูลความต้องการโหลดแบบผู้อยู่อาศัยและแบบเชิงอุตสาหกรรมจากการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค และ ระบบทดสอบ IEEE-33 บัส การจำลองหาขนาดที่เหมาะสมของแหล่งผลิตไฟฟ้า ใช้โปรแกรม Power Factory – DIgSILENT และ MATLAB ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าวิธีที่นำเสนอของวิทยานิพนธ์สามารถใช้แก้ปัญหาของการจัดสรรแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายตัวเมื่อพิจารณาดรรชนีความอ่อนไหวที่มีค่ามากที่สุดในระบบ ผลการทดลองของกรณีศึกษาที่ 2 แสดงให้เห็นว่า ระบบไฟฟ้ามีจุดอิ่มตัวของค่าการลดลงของกำลังไฟฟ้าเมื่อมีการเพิ่มจำนวนการติดตั้งแหล่งผลิตไฟฟ้า โดยค่าการลดลงของกำลังไฟฟ้าไม่มีความแตกต่างทางนัยสำคัญที่จุดอิ่มตัว ผลการทดลองสำหรับกรณีศึกษาที่ 3 แสดงให้เห็นว่าการจัดสรรขนาดแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายตัวเมื่อมีการพิจารณาการลดการสูญเสียกำลังไฟฟ้าและการจำกัดปริมาณการรับซื้อไฟฟ้า สามารถลดปริมาณเฉลี่ยการจำกัดปริมาณรับซื้อไฟฟ้าของระบบได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยที่มีพลังงานไฟฟ้าสูญเสียไม่แตกต่างกันระหว่างการพิจารณาการจำกัดปริมาณการรับซื้อไฟฟ้ากับไม่พิจารณาการจำกัดปริมาณการรับซื้อไฟฟ้า สำหรับการจัดสรรแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายตัวเมี่อมีการใช้แหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายตัวและระบบกักเก็บพลังงาน ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการจัดสรรขนาดแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายตัวเมื่อมีการพิจารณาการลดการสูญเสียกำลังไฟฟ้าและการจำกัดปริมาณการรับซื้อไฟฟ้า สามารถลดปริมาณเฉลี่ยการจำกัดปริมาณรับซื้อไฟฟ้าของระบบได้อย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่สามารถทำให้ระบบมีพลังงานไฟฟ้าสูญเสียต่ำกว่ากรณีการจัดสรรแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายตัวเมื่อพิจารณาเฉพาะการลดการสูญเสียกำลังไฟฟ้าได้

Adaptive Uplink Data Rate Prediction And Networkselection In A Vehicular Mobile Channel, Georgi Nikolov

Theses

The rapid acceleration into the digital age brings a worldwide interconnectedness of an unprecedented level. This interconnectedness transforms the modern transportation network by linking its infrastructure components (e.g., signaling systems, traffic control systems, maintenance systems) together. Intelligent transportation systems (ITS) can utilize this newly emerged network infrastructure, improving traffic safety, traffic control, and reducing transportation-related environmental impacts, changing the way drivers, businesses and governments deal with road transport. It is expected that in the near future self-aware vehicles (e.g., trains, cars or trucks) will constitute the majority of the transportation infrastructure. Vehicles need to be able to reliably communicate critical …

Dales Objects: A Large Scale Benchmark Dataset For Instance Segmentation In Aerial Lidar, Nina M. Singer, Vijayan K. Asari

Electrical and Computer Engineering Faculty Publications

We present DALES Objects, a large-scale instance segmentation benchmark dataset for aerial lidar. DALES Objects contains close to half a billion hand-labeled points, including semantic and instance segmentation labels. DALES Objects is an extension of the DALES (Varney et al., 2020) dataset, adding additional intensity and instance segmentation annotation. This paper provides an overview of the data collection, preprocessing, hand-labeling strategy, and final data format. We propose relevant evaluation metrics and provide insights into potential challenges when evaluating this benchmark dataset. Finally, we provide information about how researchers can access the dataset for their use at go.udayton.edu/dales3d.

สถาปัตยกรรมระบบพลังงานอัจฉริยะแบบคลาวด์ ด้วยการประมวลผลเชิงกระจายในคลัสเตอร์ที่ร่วมสมาพันธ์การออร์เคสเตรตคอนเทนเนอร์, กิตติพัฒน์ แสงแก่นเพ็ชร์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอสถาปัตยกรรมระบบพลังงานอัจฉริยะแบบคลาวด์ ด้วยการประมวลผลเชิงกระจายและใช้เทคโนโลยีการร่วมสมาพันธ์การออร์เคสเตรตคอนเทนเนอร์ เทคโนโลยีคอนเทนเนอร์จะช่วยในการย้ายแอพลิเคชันและการปรับปรุงรุ่นแอพลิเคชันได้สะดวก โดยทั่วไปข้อมูลจากอุปกรณ์ไอโอทีต่าง ๆ จะรวมศูนย์การจัดเก็บข้อมูล และประมวลผลอยู่ที่ส่วนกลาง งานวิจัยนี้ได้นำสถาปัตยกรรมระบบการประมวลผลเชิงกระจาย ที่สามารถเร่งความเร็วการประมวลผลให้เร็วกว่าแบบรวมศูนย์ นอกจากนี้วิทยานิพนธ์นี้เสนอสถาปัตยกรรมระบบอื่น ๆ เพื่อเป็นประโยชน์เชิงการศึกษาความเป็นไปได้ของการประยุกต์ในทางปฏิบัติสำหรับการใช้เทคโนโลยีคอนเทนเนอร์ คิวเบอร์เนเทส และการร่วมสมาพันธ์คิวเบอร์เนเทส โดยได้นำเสนอการทดสอบสถาปัตยกรรมแบบต่าง ๆ และใช้ระบบทดสอบในโครงการความร่วมมือในการพัฒนาแพลทฟอร์มรองรับศูนย์กลางข้อมูลไอโอทีคลาวด์ หรือ IoTcloudServe@TEIN นอกจากนี้ได้ต่อยอดสถาปัตยกรรมระบบในโครงการ OF@TEIN++ ในการทดสอบการร่วมสมาพันธ์การออร์เคสเตรตคอนเทนเนอร์ระหว่างคลัสเตอร์ในความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยได้แก่ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ประเทศไทย มหาวิทยาลัยมาลายา ประเทศมาเลเซีย และ สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีกวางจู ประเทศเกาหลีใต้ จากนั้นได้ต่อยอดสถาปัตยกรรมระบบต่อเนื่องในโครงการ OF@TEIN+++ เพื่อนำเสนอการจัดลำดับชั้นของการแบ่งทรัพยากรในการแยกกลุ่มภาระของคลัสเตอร์ที่ร่วมสมาพันธ์ และท้ายสุดได้นำเสนอแนวทางประยุกต์สถาปัตยกรรมในบริบทของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

การวิเคราะห์การคำนวณพิกัดอัตราค่าไฟฟ้าฐานในโครงสร้างพิกัดอัตราค่าไฟฟ้าของประเทศไทย, นภัทร ภักดีสุวรรณ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โครงสร้างอัตราค่าไฟฟ้าที่ดีจะสะท้อนถึงต้นทุนในการจัดหาไฟฟ้าที่เหมาะสมและเป็นธรรมทั้งในส่วนของผู้ผลิตไฟฟ้าและจัดจำหน่ายไฟฟ้า อย่างไรก็ตามอัตราค่าไฟฟ้าที่ใช้จัดเก็บจากผู้ใช้ไฟฟ้าอาจยังมีความไม่ชัดเจน ทำให้ไม่สามารถระบุที่มาของอัตราค่าไฟฟ้าและสะท้อนถึงสถานะทางการเงินที่แท้จริงของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) การไฟฟ้านครหลวง (กฟน.) และการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (กฟภ.) ได้ เช่น ต้นทุนในการก่อสร้างโรงไฟฟ้า ระบบสายส่ง ระบบจำหน่าย และ ค่าการผลิตพลังงานไฟฟ้า เป็นต้น วิทยานิพนธ์นี้จึงได้วิเคราะห์การคำนวณพิกัดอัตราค่าไฟฟ้าฐานในโครงสร้างพิกัดอัตราค่าไฟฟ้าให้สามารถสะท้อนถึงต้นทุนที่ชัดเจนมากยิ่งขึ้น โดยมีการพิจารณาถึงอัตราค่าพลังงานไฟฟ้าแยกตามเขตพื้นที่เพื่อทำให้การไฟฟ้าทั้ง 3 แห่ง สามารถปรับปรุงอัตราค่าไฟฟ้าใหม่ให้สอดคล้องกับต้นทุนของการไฟฟ้าในแต่ละพื้นที่ได้มากยิ่งขึ้น

กลยุทธ์การจัดสรรแบบเหมาะที่สุดของการผลิตพลังงานร่วมที่มีตัวกักเก็บพลังงานความร้อนและแบตเตอรี่สำหรับระบบจัดการพลังงานภายในอาคารภายใต้ความไม่แน่นอนของความต้องการโหลดไฟฟ้า, ปะริชาดา ไตรรัตน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอกลยุทธ์การจัดสรรพลังงานแบบเหมาะที่สุดของระบบจัดการพลังงานภายในอาคาร ที่มีกำลังสำรองพร้อมจ่าย ตัวกักเก็บพลังงานความร้อน และตัวกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ ภายใต้ความไม่แน่นอนของความต้องการโหลด โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อลดต้นทุนการดำเนินการรวม และการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์รวม ซึ่งกำหนดเป็นรูปแบบการดำเนินงานเชิงเศรษฐศาสตร์แบบเหมาะที่สุด และการดำเนินงานเชิงสิ่งแวดล้อมแบบเหมาะที่สุด ตามลำดับ การจัดสรรพลังงานอาศัยการทำนายความต้องการโหลดไฟฟ้าในการวางแผนเพื่อปรับกลยุทธ์ การทำนายความการโหลดไฟฟ้าใช้แบบจำลองโครงข่ายประสาทเทียม ซึ่งประกอบด้วย 2 แบบ ได้แก่ แบบจำลองสำหรับวันทำการ และแบบจำลองสำหรับวันสุดสัปดาห์ หลังจากนั้น เรานำเสนอแนวทางการออกแบบขนาดตัวกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ที่เหมาะสม เพื่อประยุกต์ใช้กับระบบจัดการพลังงานภายในอาคาร การทดลองเชิงตัวเลขอาศัยข้อมูลห้างสรรพสินค้าขนาดใหญ่แห่งหนึ่งที่มีขนาดความต้องการโหลดไฟฟ้าสูงสุด 24 เมกะวัตต์ พบว่า ขนาดตัวกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ 4.2 เมกะวัตต์ชั่วโมง จะให้ต้นทุนการดำเนินการรวมมีค่าต่ำสุด เมื่อทดลองกับระบบจัดการพลังงานภายในอาคารที่เสนอใหม่ และเปรียบเทียบกับระบบจัดการพลังงานภายในอาคารก่อนหน้า ซึ่งไม่มีกำลังสำรองพร้อมจ่าย และตัวกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ พบว่า ระบบที่เสนอใหม่มีต้นทุนการดำเนินการรวมลดลงร้อยละ 9.68 และการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์รวมลดลงร้อยละ 0.25 สำหรับกรณีที่มีความไม่แน่นอน และต้นทุนการดำเนินการรวมลดลงร้อยละ 1.26 สำหรับกรณีที่ระบุ จะสังเกตว่า ตัวกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่เป็นองค์ประกอบสำคัญในการลดการซื้อพลังงานไฟฟ้าจากโครงข่ายไฟฟ้าได้ นอกจากนี้ เราพิจารณาการดำเนินงานอเนกประสงค์แบบเหมาะที่สุด เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างต้นทุนการดำเนินรวม กับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์รวม เรานำเสนอการทำให้เป็นบรรทัดฐานของฟังก์ชันวัตถุประสงค์ และกำหนดฟังก์ชันอเนกประสงค์ เป็นผลรวมเชิงเส้นของฟังก์ชันวัตถุประสงค์ทั้งสอง เมื่อทดลองเชิงตัวเลข พบว่าความสัมพันธ์มีรูปแบบเป็นสมรรถนะการแลกเปลี่ยน กล่าวคือ เมื่อการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์รวมมีค่าต่ำที่สุด ต้นทุนการดำเนินการรวมจะมีค่าสูงที่สุด ในขณะที่เมื่อต้นทุนการดำเนินการรวมมีค่าต่ำที่สุด การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์รวมจะมีค่าสูงที่สุด ผลลัพธ์นี้ช่วยให้เลือกจุดทำงานของระบบจัดการพลังงานภายในอาคารได้ รวมไปถึงวิเคราะห์การไหลของพลังงานสำหรับการดำเนินงานอเนกประสงค์แบบเหมาะที่สุด ผลการทดลองเชิงตัวเลขแสดงให้เห็นว่า เมื่อกำหนดให้ตัวถ่วงน้ำหนักมีค่าเท่ากับ 0.9 ระบบที่เสนอใหม่มีต้นทุนการดำเนินการรวมลดลงร้อยละ 7.33 แต่การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์รวมเพิ่มขึ้นร้อยละ 4.27

Interferometry In Fmcw Radars, Assid Nait, Theodore Grosch

The Kennesaw Journal of Undergraduate Research

interferometry is used in many fields using all frequencies of the electromagnetic spectrum and sound waves. In this study, data was collected from an FMCW radar is used at multiple heights above a flat surface on which sat a single retroreflector. These data were post-processed to discover the signal obtained from the target and then the phase form the radar at multiple locations was compared. Using the known geometry and measured phase, we find the interferometry is possible using a freerunning radar under certain geometric conditions.

Mixed Carrier Communication For Sixth-Generation Networks :, Ahmed Fahmy Mahmoud Hussein

Legacy Theses & Dissertations (2009 - 2024)

Recently, research on sixth-generation (6G) wireless networks has gained significant interest. By 2030, it is expected that 6G will introduce revolutionary applications and services. Thus, 6G is likely to expand across all available spectrum, including terahertz (THz) and optical frequency bands. Although 5G will offer a massive upgrade to the spectrum, the technology does not provide solutions to support a vast multitude of services and devices simultaneously.Motivated by the heterogeneity of wireless technologies, devices, and services, the Mixed Carrier Communication (MCC) concept is introduced for the first time. MCC is a novel concept that supports the 6G vision by enabling …

Electroosmotic Flow Of Viscoelastic Fluid Through A Constriction Microchannel, Jianyu Ji, Shizhi Qian, Zhaohui Liu

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

Electroosmotic flow (EOF) has been widely used in various biochemical microfluidic applications, many of which use viscoelastic non-Newtonian fluid. This study numerically investigates the EOF of viscoelastic fluid through a 10:1 constriction microfluidic channel connecting two reservoirs on either side. The flow is modelled by the Oldroyd-B (OB) model coupled with the Poisson–Boltzmann model. EOF of polyacrylamide (PAA) solution is studied as a function of the PAA concentration and the applied electric field. In contrast to steady EOF of Newtonian fluid, the EOF of PAA solution becomes unstable when the applied electric field (PAA concentration) exceeds a critical value for …

Development Of A Hybrid-Electric Aircraft Propulsion System Based On Silicon Carbide Triple Active Bridge Multiport Power Converter, Cole M. Ivey

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

Constrained by the low energy density of Lithium-ion batteries with all-electric aircraft propulsion, hybrid-electric aircraft propulsion drive becomes one of the most promising technologies in aviation electrification, especially for wide-body airplanes. In this thesis, a three-port triple active bridge (TAB) DC-DC converter is developed to manage the power flow between the turbo generator, battery, and the propulsion motor. The TAB converter is modeled based on the emerging Silicon Carbide (SiC) Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) modules operating at high switching frequency, so the size of the magnetic transformer can be significantly reduced. Different operation modes of this hybrid-electric propulsion drive …

Special Power Electronics Converters And Machine Drives With Wide Band-Gap Devices, Yibin Zhang

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

Power electronic converters play a key role in power generation, storage, and consumption. The major portion of power losses in the converters is dissipated in the semiconductor switching devices. In recent years, new power semiconductors based on wide band-gap (WBG) devices have been increasingly developed and employed in terms of promising merits including the lower on-state resistance, lower turn-on/off energy, higher capable switching frequency, higher temperature tolerance than conventional Si devices. However, WBG devices also brought new challenges including lower fault tolerance, higher system cost, gate driver challenges, and high dv/dt and resulting increased bearing current in electric machines.

This …

Integration Of Robotic And Electro-Pneumatic Systems Using Advanced Control And Communication Schemes, Chinmay Kondekar

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Modern industrial automation systems are designed by interconnecting various subsystems which work together to perform a process. The thesis project aims to integrate fragmented subsystems into a flexible and reconfigurable system through advanced communication protocols and perform a process to demonstrate the effectiveness of interconnected systems.

The system consists of three six-axis robots, one electro-pneumatic robot, and two conveyors connected using EthernetIP communication and hardwired connections. The interconnected system works together to perform machining of a workpiece using advanced control methods of CAD to robot path generation, central control through a PLC, and process control through HMI.

Standardized programming blocks …

Assessment Of Cable Length Limit For Effective Protection By Z-Source Circuit Breakers In Dc Power Networks, Ruiyun Fu, Sagar Bhatta, Joseph M. Keller, Yucheng Zhang

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

This paper introduces groundbreaking research on how to assess the Cable Length Limit (CLL) to ensure effective protection by Z-source Circuit Breakers (ZCBs) in DC power networks. It has been revealed that the line parameters of power cables have a significant impact on the cutoff performance of ZCBs. The question of assessing the CLL has been raised as an unsolved problem. In this paper, a method of CLL assessment is proposed based on physical models and simulation tests. To verify the proposed method, two studies were performed to assess the Cable Length Limits depending on fault levels and power delivery …

Charge Transport, Conductivity And Seebeck Coefficient In Pristine And Tcnq Loaded Preferentially Grown Metal Organic Frameworks, Xin Chen, Kai Zhang, Zeinab Mohammed Hassan, Engelbert Redel, Helmut Baumgart

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

This investigation on Metal-Organic Framework (MOF) HUKUST-1 films focuses on comparing the undoped pristine state and with the case of doping by TCNQ infiltration of the MOF pore structure. We have determined the temperature dependent charge transport and p-type conductivity for HKUST-1 films. Furthermore, the electrical conductivity and the current-voltage characteristics have been characterized in detail. Because the most common forms of MOFs, bulk MOF powders, do not lend themselves easily to electrical characterization investigations, here in this study the electrical measurements were performed on dense, compact surface-anchored metal-organic framework (SURMOF) films. These monolithic, well-defined, and (001) preferentially oriented MOF …

Ieee Access Special Section Editorial: Trends And Advances In Bio-Inspired Image-Based Deep Learning Methodologies And Applications, Peter Peer, Carlos M. Travieso-Gonzalez, Vijayan K. Asari, Malay Kishore Dutta

Electrical and Computer Engineering Faculty Publications

Many of the technological advances we enjoy today have been inspired by biological systems due to their ease of operation and outstanding efficiency. Designing technological solutions based on biological inspiration has become a cornerstone of research in a variety of areas ranging from control theory and optimization to computer vision, machine learning, and artificial intelligence. Especially in the latter few areas, biologically relevant solutions are becoming increasingly important as we look for new ways to make artificial systems more efficient, intelligent, and overall effective.

A Two-Level Information Modelling Translation Methodology And Framework To Achieve Semantic Interoperability In Constrained Geoobservational Sensor Systems, Paul Stacey

Doctoral

As geographical observational data capture, storage and sharing technologies such as in situ remote monitoring systems and spatial data infrastructures evolve, the vision of a Digital Earth, first articulated by Al Gore in 1998 is getting ever closer. However, there are still many challenges and open research questions. For example, data quality, provenance and heterogeneity remain an issue due to the complexity of geo-spatial data and information representation.

Observational data are often inadequately semantically enriched by geo-observational information systems or spatial data infrastructures and so they often do not fully capture the true meaning of the associated datasets. Furthermore, data …

Mitigating Sinkhole Attack On Low-Power And Lossy Networks With Traffic Aware Scheduling Algorithm Using Dual Parent Mechanism, Tay Zar Bhone Maung

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Low-Power and Lossy Networks (LLN) are networks where all the routers and IoT devices are working on a limited power, memory, and computational energy. Due to the constrained structures of LLN networks such as limited resources, lossy connection and lack of physical security, security attacks can occur when routing in an LLN network. The Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPL) was developed to meet the needs of multiple applications in the fields of Wireless Sensor Networks (WSN) and Internet of Things (IoT). Some sensor nodes in a RPL network are not strong enough to withstand a variety of …

Floating-Gate Design And Linearization For Reconfigurable Analog Signal Processing, Steven Michael Andryzcik Ii

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Analog and mixed-signal integrated circuits have found a place in modern electronics design as a viable alternative to digital pre-processing. With metrics that boast high accuracy and low power consumption, analog pre-processing has opened the door to low-power state-monitoring systems when it is utilized in place of a power-hungry digital signal-processing stage. However, the complicated design process required by analog and mixed-signal systems has been a barrier to broader applications. The implementation of floating-gate transistors has begun to pave the way for a more reasonable approach to analog design. Floating-gate technology has widespread use in the digital domain. Analog and …

Re-Design Of Precision Signal Conditioning Circuit For Detecting Schumann Resonance, Rohith Bikkina

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Extremely low frequencies signals are waves between 3 to 30Hz and corresponding wavelengths between 10,000 to 100,000 kilometers. The specific signals used here are generated from lightning and are excited at frequencies around 8Hz, 14Hz, 20Hz. These are often called Schumann Resonance frequencies. Several stations have been built around the world for identifying ELF waves. All of those required a sparsely populated area that was far away from electric power lines because of interference from electric noise at 50 Hz and 60Hz. This project develops and tests an amplifier and filter circuit that should assist in identifying the Schumann Resonance …

Consensus Based Control Strategy For Virtual Synchronous Generators In Microgrids, Anusha Kandula

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Renewable energy sources such as photo-voltaic and wind energy are integrating very rapidly in power systems. These energy-based systems typically adopt power-electronic interfaced inverters to connect to the grid. However, unlike traditional generators, these sources have low inertia, resulting in system stability issues, especially in microgrids where they are the primary sources. To mitigate the low-inertia effect, the inverters are modeled as virtual synchronous generators (VSG), and their control is designed. The VSG emulates the inertia effect of the synchronous generator and maintains the stability of the system. Even though the droop control provides the primary control, it is insufficient …